GIS课件第6章 空间数据采集与处理 - 图文

河 流 6 可通航河 61 不通航河 62 常年河 611 时令河 612 消失河 613 长度<1 Km 6111 宽度<1m 61141 长度<2 Km 6112 宽度1~2 m 61142 长度<5 Km 6113 宽度2~5 m 61143 长度<10 Km 6114 长度>10 Km 6115 宽度>50 m 61146 宽度5~20 m 宽度20~50 m 61144 61145 深度5~10 m 611451 深度10~20 m 611452 深度20~30 m 611453 深度30~60 m 611454 深度>500 m 611458 深度60~120 m 深度120~300 m 深度300~500 m 611455 611456 611457 图6.13 河流类型的层次分类编码方案

属性的科学分类体系无疑是GIS中属性编码的基础。目前，较为常用的编码方法有层

次分类编码法与多源分类编码法两种基本类型。

（2）层次分类编码法

层次分类编码法是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。图6.13以河流类型的编码为例，说明层次分类编码法所构成的编码体系。

（3）多源分类编码法 又称独立分类编码法，是指对于一个特定的分类目标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系。表6.4以河流为例说明了属性数据多源分类编码法的编码方法。

表6.4 河流编码的标准分类方案 通航情况 流水季节 河流长度 河流宽度 < 1 m： 1 河流深度 5~10 m： 1 通航： 1 常年河：1 <1 Km： 1 不通航：2 时令河：2 <2 Km： 2 1~2 m： 2 10~20 m： 2 消失河：3 <5 Km： 3 2~5 m： 3 20~30 m： 3 <10 Km 4 5~20 m： 4 30~60 m： 4 >10 Km 5 20~50 m：5 60~120 m： 5 >50 m： 6 120~300 m：6 300~500 m：7 >500 m： 8 例如，表中常年河、通航、河床形状为树形，主流长7公里，宽25米，平均深度为50米在表中表示为：11454。由此可见，该种编码方法一般具有较大的信息载量。有利于对于

空间信息的综合分析。

在实际工作中，也往往将以上两种编码方法结合使用，以达到更理想的效果。

6.3数据编辑

由于各种空间数据源本身的误差，以及数据采集过程中不可避免的错误，使得获得的空间数据不可避免的存在各种错误。为了“净化”数据，满足空间分析与应用的需要，在采集完数据之后，必须对数据进行必要的检查，包括空间实体是否遗漏、是否重复录入某些实体、图形定位是否错误、属性数据是否准确以及与图形数据的关联是否正确等。数据编辑是数据处理的主要环节，并贯穿于整个数据采集与处理过程。

不正规多边形 多边形不封闭 结点不重合 过头 不及 碎屑多边形 伪结点 图6.14 数据错误示意图 6.3.1 图形数据编辑

空间数据采集过程中，人为因素是造成图形数据错误的主要原因。如数字化过程中手的抖动，两次录入之间图纸的移动，都会导致位置不准确，并且在数字化过程中，难以实现完全精确的定位。常见的数字化错误是线条连接过头和不及两种情况。此外，在数字化后的地图上，经常出现的错误有以下几种（图6.14）：

（1）伪节点（Pseudo Node）：当一条线没有一次录入完毕时，就会产生伪结点。伪节点使一条完整的线变成两段。

（2）悬挂节点（Dangling Node）：当一个节点只与一条线相连接，那么该节点称为悬挂节点。悬挂节点有过头和不及、多边形不封闭、节点不重合等几种情形。

（3）碎屑多边形(Sliver Polygon)：碎屑多边形也称条带多边形。因为前后两次录入同一条线的位置不可能完全一致，就会产生碎屑多边形，即由于重复录入而引起。另外，当用不同比例尺的地图进行数据更新时也可能产生。

（4）不正规的多边形（Weird Polygon）：在输入线的过程中，点的次序倒置或者位置不准确会引起不正规的多边形。在进行拓扑生成时，会产生碎屑多边形。

上述错误—般会在建立拓扑的过程中发现。其它图形数据错误，包括遗漏某些实体、重复录入某些实体、图形定位错误等的检查一般可采用如下方法进行：

（1）叠合比较法，把成果数据打印在透明材料上，然后与原图叠合在一起，在透光桌上仔细的观察和比较。叠合比较法是空间数据数字化正确与否的最佳检核方法，对于空间数

据的比例尺不准确和空间数据的变形马上就可以观察出来。如果数字化的范围比较大，分块数字化时，除检核一幅(块)图内的差错外，还应检核已存入计算机的其它图幅的接边情况；

（2）目视检查法，指在屏幕上用目视检查的方法，检查一些明显的数字化误差与错误； （3）逻辑检查法，根据数据拓扑一致性进行检验，如将弧段连成多边形，数字化节点误差的检查等。

对于检查出的错误，对图形数据编辑是通过向系统发布编辑命令(多数是窗口菜单)用光标激活来完成的。编辑命令主要有增加数据、删除数据和修改数据三类。编辑的对象是点元、线元、面元及目标，编辑工作的完成主要利用GIS的图形编辑功能（表6.5）来完成。

表6.5 地理信息系统的图形编辑功能 点编辑 删除 移动 拷贝 旋转 追加 水平对齐 垂直对齐

线编辑 删除 移动 拷贝 追加 旋转（改向）

剪断 光滑 求平行线

面编辑 弧段加点 弧段删点 弧段移动 删除弧段 移动弧段 插入弧段 剪断弧段

目标编辑 删除目标 旋转目标 拷贝目标 移动目标 放大目标 缩小目标 开窗口

6.3.2 属性数据编辑

属性数据校核包括两部分：

（1）属性数据与空间数据是否正确关联，标识码是否唯一，不含空值。 （2）属性数据是否准确，属性数据的值是否超过其取值范围等。

对属性数据进行校核很难，因为不准确性可能归结于许多因素，如观察错误、数据过时和数据输入错误等等。属性数据错误检查可通过以下方法完成：

（1）首先可以利用逻辑检查，检查属性数据的值是否超过其取值范围，属性数据之间或属性数据与地理实体之间是否有荒谬的组合。在许多数字化软件中，这种检查通常使用程序来自动完成。例如有些软件可以自动进行多边形结点的自动平差，属性编码的自动查错等。

（2）把属性数据打印出来进行人工校对，这和用校核图来检查空间数据准确性相似。 对属性数据的输入与编辑，一般在属性数据处理模块中进行。但为了建立属性描述数据与几何图形的联系，通常需要在图形编辑系统中设计属性数据的编辑功能，主要是将一个实体的属性数据连接到相应的几何目标上，亦可在数字化及建立图形拓扑关系的同时或之后，对照一个几何目标直接输入属性数据。一个功能强的图形编辑系统可提供删除、修改、拷贝属性等功能。

6.4 数学基础变换

每一个地理信息系统所包含的空间数据都应具有同样的地理数学基础，包括坐标系统、地图投影等。扫描得到的图像数据和遥感影像数据往往会有变形，与标准地形图不符，这时需要对其进行几何纠正。当在一个系统内使用不同来源的空间数据时，它们之间可能会有不同的投影方式和坐标系统，需要进行坐标变换使它们具有统一的空间参照系统。统一的数学基础是运用各种分析方法的前提。

6.4.1 几何纠正

由于如下原因，使扫描得到的地形图数据和遥感数据存在变形，必须加以纠正。 （1）地形图的实际尺寸发生变形；

（2）在扫描过程中，工作人员的操作会产生一定的误差，如扫描时地形图或遥感影像没被压紧、产生斜置或扫描参数的设置不恰当等，都会使被扫入的地形图或遥感影像产生变形，直接影响扫描质量和精度；

（3）遥感影像本身就存在着几何变形；

（4）地图图幅的投影与其它资料的投影不同，或需将遥感影像的中心投影或多中心投影转换为正射投影等。

（5）扫描时受扫描仪幅面大小的影响，有时需将一幅地形图或遥感影像分成几块扫描，这样会使地形图或遥感影像在拼接时难以保证精度。

对扫描得到的图像进行纠正，主要是建立要纠正的图像与标准的地形图或地形图的理论数值或纠正过的正射影像之间的变换关系，消除各类图形的变形误差。目前，主要的变换函数有：仿射变换、双线性变换、平方变换、双平方变换、立方变换、四阶多项式变换等，具体采用哪一种，则要根据纠正图像的变形情况、所在区域的地理特征及所选点数来决定。 1. 地形图的纠正

对地形图的纠正，一般采用四点纠正法或逐网格纠正法。

四点纠正法，一般是根据选定的数学变换函数，输入需纠正地形图的图幅行、列号、地形图的比例尺、图幅名称等，生成标准图廓，分别采集四个图廓控制点坐标来完成。

逐网格纠正法，是在四点纠正法不能满足精度要求的情况下采用的。这种方法和四点纠正法的不同点就在于采样点数目的不同，它是逐方里网进行的，也就是说，对每一个方里网，都要采点。

具体采点时，一般要先采源点（需纠正的地形图），后采目标点（标准图廓），先采图廓点和控制点，后采方里网点。 2. 遥感影像的纠正

遥感影像的纠正，一般选用和遥感影像比例尺相近的地形图或正射影像图作为变换标准，选用合适的变换函数，分别在要纠正的遥感影像和标准地形图或正射影像图上采集同名地物点。

具体采点时，要先采源点（影像），后采目标点（地形图）。选点时，要注意选点的均匀分布，点不能太多（图6.15）。如果在选点时没有注意点位的分布或点太多，这样不但不能保证精度，反而会使影像产生变形。另外选点时，点位应选由人工建筑构成的并且不会移动的地物点，如渠或道路交叉点、桥梁等，尽量不要选河床易变动的河流交叉点，以免点的移位影响配准精度。